Лабораторный практикум по ККПС 2011

111

Масло под давлением поступает в манометр 13 и вызывает отклонение его стрелки. По показаниям манометра и тарировочному графику определяется прочность закрепления анкера.

П о р я д о к и с п ы т а н и я а н к е р о в н а п р о ч н о с т ь з а к р е п л е н и я с п о м о щ ь ю п р и б о р а П К А

Для определения прочности закрепления анкера прибор ПКА навинчивается на выступающий в выработку конец анкера. Навинчивание прибора производится до тех пор, пока шаровая опора 4 не коснется обнаженной поверхности пород или элемента крепи. После этого гаечным ключом создают натяжение анкера. По показаниям манометра определяется максимальная величина вытягивающего усилия (величина прочности закрепления анкера).

Закрепление клиновых и распорных анкеров в породах считается обычно доброкачественным, если при достижении вытягивающего усилия 40–50 кН смещение анкера в скважине не превышает 20–25 мм.

Д и н а м о м е т р г и д р а в л и ч е с к и й а н к е р н ы й Д Г А

П р и б о р Д Г А (рис. 4) предназначен для определения нагрузки на анкерную крепь выработок во время их эксплуатации. Он может быть также использован для определения прочности закрепления анкеров.

Прибор ДГА состоит из корпуса 1 и плунжера 2. Корпус имеет центральное отверстие, через которое проходит резьбовой конец анкера. Для заливки рабочей жидкости 3 (обычно индустриальное масло) в приборе имеется специальное отверстие, которое закрывается пробкой. Герметизация прибора обеспечивается уплотнительными кольцами. Прибор устанавливается на выступающий в выработку конец анкера. Давление, воспринимаемое анкером, фиксируется манометром 4 прибора. По показаниям манометра и тарировочному графику определяется величина нагрузки на анкерную крепь в любой момент эксплуатации выработки. Техническая характеристика прибора – в табл. 21.

112
2	1
	4
3

Рис. 4. Конструкция прибора ДГА

П р и б о р д л я и з м е р е н и я н а т я ж е н и я а н к е р о в п р и и х у с т а н о в к е

Металлические, железобетонные, полимерные и другие анкеры устанавливаются с натяжением. Величина натяжения анкеров принимается из расчета предотвращения расслоения скрепляемых пород обычно в пределах 40–50 кН.

Таблица 21

Т е х н и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а п р и б о р а Д Г А

Предельная измеряемая сила, кН	150
Площадь кольцевого плунжера, мм2	5800
Ход плунжера, мм	8
Основные размеры прибора, мм:
длина	230
ширина	120
высота	80
Масса, кг	2,4

113

Для определения силы натяжения анкеров при установке применяются динамометры различных конструкций, специальные шайбы, динамометрические ключи и другие приборы и устройства.

К л ю ч д и н а м о м е т р и ч е с к и й К Д М - 5

Величина натяжения анкера при его установке определяется по крутящему моменту, создаваемому ключом КДМ-5. Ключ рассчитан на определенный максимальный крутящий момент.

К л ю ч К Д М - 5 (рис. 5) состоит из корпуса 1, внутрь которого вмонтировано отсчетное устройство, состоящее из стакана 2, стержня-указателя 3, на котором нанесены деления тарировки пружины 4, храпового механизма 5, на наружную поверхность которого надеваются сменные насадки 6 под гайки Ml6, М20 и М24, фиксируемые с помощью установочного винта 7, рукоятки 8, соединенной шарнирно при помощи пальца 9 с корпусом ключа и резиновой втулки 10 для защиты корпуса от попадания в него угольной и породной пыли, грязи.

652

68
7	6	5	1	3	2	4	8	9	10

92

Рис. 5. Ключ динамометрический КДМ-5

114

При достижении определенного крутящего момента рукоять 8 через палец 9 передает поступательное движение стакану 2, в дно которого упирается стержень-указатель 3, выходящий наружу корпуса 1 ключа. По величине выхода стержня-указателя определяется приложенный к анкеру крутящий момент. Последний по тренировочному графику пересчитан в силу натяжения анкера.

Максимальная величина натяжения анкера, которая может быть измерена ключом КДМ-5, составляет 50 кН.

При многократном определении силы натяжения анкеров ключом КДМ-5 пружина 4 теряет первоначальную механическую характеристику. Поэтому ее рекомендуется периодически заменять. Техническая характеристика ключа КДМ-5 представлена в табл. 22.

Таблица 22

Т е х н и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а п р и б о р а К Д М - 5

Максимальный крутящий момент, Н м	250
Рабочий ход рычага, мм	25
Передаточное отношение рычажной системы	4
Цена деления (на стержне-указателе), кН	5
Основные размеры прибора, мм:
длина	652
ширина	68
высота с насадкой	92
Масса, кг	2,8

Т а р и р о в к а п р и б о р о в Д Г А и П К А

Динамометры ДГА и ПКА тарируются на гидравлическом прессе П-50. Перед началом тарировки на динамометрах ДГА и прибора ПКА должны быть установлены манометры с измерением давления до 25 МПа.

После этого динамометр устанавливают в центре опорной плиты пресса. Перед началом нагружения динамометра стрелка манометра на приборах ДГА и ПКА должна стоять на нулевом делении шкалы.

115

Затем приводят в действие пресс и нагружают динамометр со скоростью 1–2 кН в секунду. Выбранную скорость нагружения сохраняют до окончания тарировки прибора.

Каждый динамометр тарируют в интервале усилий от нуля до предельной величины нагрузки, указанной в его технической характеристике. В этом интервале усилий динамометр равномерно нагружают и разгружают один-два раза. При каждом полном цикле нагрузки и разгрузки снимают показания со шкалы прибора или устройства в интервале через 20–30 кН.

Показания манометров и соответствующие им величины нагрузок записывают в табл. 23.

О б р а б о т к а р е з у л ь т а т о в т а р и р о в к и д и н а м о м е т р о в и о ф о р м л е н и е л а б о р а т о р н о й

р а б о т ы

По результатам измерений, приведенных в табл. 23, строят в прямоугольной системе координат графики тарировки, т.е. зависимости между нагрузкой и показаниями манометра в отдельности для каждого динамометра. Графики должны вычерчиваться в масштабе.

Таблица 23

Показания тарировки динамометра ДГА и прибора ПКА

	При нагружении динамометра			При разгрузке динамометра
	(прямой цикл)			(обратный цикл)
	величина	показание		величина	показание
	усилия		примеча-	усилия		примеча-
	(нагруз-	маномет-	ние	(нагруз-	маномет-	ние
		ра, кПа			ра, кПа
	ки), кН			ки), кН

116

О ф о р м л е н и е л а б о р а т о р н о й р а б о т ы

В работе следует привести:

схему устройства каждого изученного прибора и указать основные элементы i конструкции приборов;

принцип действия приборов;

схему испытания анкеров на прочность закрепления и определения нагрузок на анкеры в горных выработках;

описание основных достоинств и недостатков приборов;

графики тарированных приборов.

На основании результатов выполненной работы рекомендуется дать предложения по усовершенствованию изученных приборов и созданию новых контрольно-измерительных приборов для анкерной крепи горных выработок.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Какими параметрами характеризуется надежная работа анкерной крепи и безопасное состояние заанкерованных пород в горных выработках?

2.Объясните устройство прибора ПКА.

3.По какому принципу работает прибор ПКА?

4.Дайте краткую техническую характеристику прибора

ПКА.

5.Назовите основные достоинства и недостатки прибора

ПКА.

6.Объясните, с какой целью определяется и контролируется прочность закрепления анкеров.

7.С какой целью определяется диаметр скважин в местах закрепления замков анкеров?

8.Объясните устройство и принцип работы прибора ИКДС.

9.Ваши предложения по усовершенствованию прибора

ИКДС.

10.Объясните назначение и устройство прибора ДГА.

11.Дайте краткую техническую характеристику прибора

ДГА.

12.Объясните, как пользоваться приборами ПКА и ДГА.

13.Как устроен динамометрический ключ КДМ-5 и по какому принципу он работает?

117

14.С какой целью определяется натяжение анкеров при их установке и во время эксплуатации выработок?

15.Как выбирается величина натяжения анкеров при их установке?

16.Объясните, как и какими приборами определяется смешение и расслоение пород, закрепленных анкерами.

17.Какие факторы влияют в основном на прочность закрепления анкеров в породах?

18.Назовите основные причины уменьшения натяжения анкеров с течением времени.

19.Объясните, с какой целью производится тарировка динамометров.

20.Как тарируются динамометры ДГА и ПКА?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Баклашов, И. В. Механика подземных сооружений и конструкции крепей / И. В. Баклашов, Б. А. Картозия. – М.: Недра,

1992. – 543 с.

2.Булычев, Н. С. Механика подземных сооружений. –

М.: Недра, 1994. – 382 с.

3.Каретников, В. Н. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок / В. Н. Каретников, В. Б. Клейменов, А. Г. Нуждихин. – М. : Недра, 1989. – 571 с.

4.Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи. – М.: Стройиздат, 1983. – 272 с.

5.СНиП II–94–80. Подземные горные выработки. Нормы проектирования. – М. : Стройиздат, 1982. – 69 с.

6.Штумпф, Г. Г. Крепление и поддержание горных выработок / Г. Г. Штумпф, П. В. Егоров, А. В. Лебедев. – М. :

Недра, 1993. – 427 с.

7.СНиП 2.03.01–84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М. : Госстрой СССР, 1989. – 76 с.

119
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие .........................................................................................	3
Общие указания по выполнению и оформлению лабораторных
работ ......................................................................................................	4
Общие сведения о крепежных материалах и требования,
предъявляемые к ним ..........................................................................	4
Основные сведения о крепях горных выработок и требования
к ним. классификация крепей...........................................................	33
Лабораторная работа 1 Изучение конструкций и работы
металлических и смешанных рамных крепей горизонтальных
и наклонных горных выработок.......................................................	36
Лабораторная работа 2 Изучение конструкций межрамных
ограждений .........................................................................................	46
Лабораторная работа 3 Изучение конструкций крепи и работы
монолитных бетонных и сплошных сборных железобетонных
крепей горизонтальных и наклонных горных выработок.............	55
Лабораторная работа 4 Изучение конструкций анкеров и ра-
боты анкерной крепи .........................................................................	64
Лабораторная работа 5 Изучение конструкций временных
предохранительных крепей ..............................................................	78
Лабораторная работа 6 Изучение приборов для измерения
смещений горных пород вокруг подземных сооружений.............	85
Лабораторная работа 7 Изучение конструкции и принципа
работы приборов для измерения нагрузки на рамные и сплош-
ные крепи горных выработок ...........................................................	95
Лабораторная работа 8 Изучение приборов для определения
работоспособности и контроля надежности анкерной крепи ....	107
Список рекомендуемой литературы..............................................	118